环形切割器药型罩方案优化设计

在反舰导弹串联战斗部前级环形切割器的设计中优选药型罩材料。通过数值模拟,对铜、钨、铁三种单质药型罩,以及一定比例的两种铜钨复合药型罩的切割效果进行分析。结果表明,五种药型罩方案均能贯穿100mm靶板。铁药型罩和铜含量较少的复合药型罩在靶板底部形成射流堆积巢,钨药型罩和铜含量较多的复合药型罩贯穿后剩余速度较低,切割时间较长。最终确定以铜作为环形切割器的药型罩材料。该结论有助于新型串联战斗部的优化设计。     

铜铝复合药型罩厚度比的数值模拟研究

研究了材料廉价易得、制作工艺简单的铜铝双层复合药型罩,通过波阻抗匹配理论确定了铝铜厚度比值下限为1.33。利用AUTODYN软件对不同结构药型罩进行计算机模拟试验,发现铜铝厚度比为1∶1.5时铜铝双层复合药型罩射流性能最优,相比单层铜药型罩,射流头部速度提高了14.75%,0.05ms时射流长度提高了19.45%。本研究可以为工程应用提供参考。     

不同材料药型罩破甲威力的数值模拟及试验研究

为寻求比铜性能更高的材料(包括单金属和多相复合材料),提高破甲弹的破甲水平,采用数值模拟分析和试验验证的方法,分别对细晶铜、电铸铜、钨铜、钼合金和贫铀几种材料药型罩的破甲性能进行数值模拟和试验研究,通过数值分析和试验结果对比,细晶铜、电铸铜和钨铜材料的药型罩破甲威力数值分析结果与试验结果一致性较好,而钼合金和贫铀材料的药型罩相对较差,对几种不同材料药型罩的破甲性能给出初步评价。     

爆炸成型弹丸药型罩的试验研究

在装药条件、药型罩几何尺寸相同的条件下,分别对以钨铜粉末冶金、紫铜和铜铝复合金属三种材料为药型罩的爆炸成型弹丸进行了静破甲试验,得出铜铝复合双金属药型罩形成的弹丸具有比紫铜药型罩更好的侵彻力,且罩顶开孔更有利于提高罩的侵彻能力.相同条件下铜铝复合金属罩的侵彻能力比紫铜提高近27%.     

多孔药型罩聚能射流低炸高大穿深机理研究

理论上分析了初始冲击温升对高速段射流的动态屈服强度的影响,并对孔隙度为11.4%铜粉末药型罩与紫铜药型罩进行了侵彻对比试验。试验结果表明,在1.3~3倍的装药口径范围内,铜粉末射流的性能要优于紫铜射流,最大穿深为紫铜射流的1.12倍。铜粉末药型罩比紫铜药型罩具有更高的冲击温升,使高速段的射流的粘性和动态屈服强度降低,提高了射流的延伸能力。     

罩顶材料对双锥药型罩成型及侵彻性能的影响

为提高聚能射流的侵彻性能,提出一种双锥药型罩,通过改变部分罩顶材料,探究其对射流成型及侵彻性能的影响.以钨、钽、镍为罩顶材料,用LS-DYNA软件对不同罩顶材料高度占比下(h/H)钽-铜、钨-铜、镍-铜双锥药型罩和单铜双锥药型罩的射流形成和侵彻钢靶板过程进行数值模拟.结果表明:钨-铜型对头部速度的提升最大,但易断裂,镍-铜型的头部速度最小,钽-铜型成型最好且对侵彻性能的提升最大.当h/H=0.32时,钽-铜结合双锥药型罩形成的射流与单铜双锥罩相比,头部速度提高15％,射流长度增加2.1％,射流侵彻深度提高7.9％,破孔口径提高64％.相比单铜药型罩,双锥药型罩提升大.     

多金属粉末复合药型罩研究

为提高药型罩的穿深,提出一种多金属粉末复合罩。在保持加工条件、装药结构等相同的条件下,分别对不同组分的钨-铜-铋粉末复合药型罩、纯铜粉末药型罩进行破甲实验,获得钨-铜-铋的质量组分配比为63:25:10,其穿深效果最好,比纯铜粉末药型罩的穿深能力提高37.5%。     

一种药型罩用钼铜复合材料及其制备方法

从理论上分析难熔金属基复合材料用作药型罩的优势,提出一套此类复合材料的制备工艺。由钼、铜材料的试验可知,经多道次的复合加工后钼层发生破碎断裂,以细小纤维状均匀分布于铜基体中,而成为钼铜假合金。此工艺为药型罩用材料的加工提供一条新途径,也为药型罩破甲时形成高质量、稳定的射流创造有利条件。     

双层复合线型药型罩侵彻靶板的数值分析

为了提高装甲防护能力,在双金属复合线型药型罩的基础上设计内罩(不接触炸药)与外罩(接触炸药)壁厚比为1:1的双层结构.应用LS-DYNA 3D软件,采用多物质ALE方法,对内铝外铜、内铜外铝、内铁外铜、内铜外铁、内铜外铜(单金属对比组)5种分配情况进行数值仿真计算.在药型罩结构、炸药装药量、炸高相同的情况下,对比不同情况下射流形态及断裂状况,射流在半无限靶上的剩余穿深及开孔大小.分析结果表明:内铜外铝组的射流形态及侵彻开坑效果最好,可为双金属复合线型药型罩的优化和设计提供参考.     

新型铜爆炸成形弹丸的数值模拟与试验研究

利用ALE算法对新型铜爆炸成形弹丸进行了数值模拟和分析,同时进行了EFP成形X光摄影试验。在模拟和试验过程中以T2军用紫铜和工业纯铁药型罩作为对比,进行三种罩材、三种壁厚药型罩的EFP成形模拟与试验,获取三种罩材对比EFP形体和性能参数,试验结果与计算结果符合很好。结果表明新型铜EFP较T2紫铜的抗拉断能力较强,具有明显的优势。分析了新型铜药型罩材料在产品上的应用前景。     

铜药型罩模锻成型的数值模拟研究

运用DEFORM数值模拟软件,对铜药型罩锻造过程进行数值模拟。分析模锻中温度场、应力、应变、应变速率等参数的变化情况,预测最终的锻造变形组织,为优化锻造成形工艺提供理论基础。并且与实际锻造条件下的铜药型罩组织进行比较,二者吻合的较好,取得理想的效果。     

铜基非晶合金双层药型罩射流形成及侵彻性能

为了研究Cu基非晶合金Cu₄₅Zr₄₃Al₄Ag₈双层聚能药型罩的射流成型和侵彻能力,以等壁厚的单层铜药型罩和Cu-BMGs药型罩作为对比,分别选用铝、钛、聚乙烯和PTFE/Al材料作为外罩,Cu基非晶合金作为内罩,利用AUTODYN软件建立二维有限元模型,模拟了Cu基非晶合金双层聚能药型罩的射流成型、拉伸及侵彻过程,对比分析了各组药型罩射流的成型特点、稳定性和侵彻性能。通过仿真得到4种双层聚能药型罩射流成型后射流头部速度介于Cu-BMGs药型罩和铜药型罩之间,其中聚乙烯为外罩时,射流头部速度最高,侵彻深度最大,但射流稳定性最差;铝为外罩时,射流长度最长,射流稳定性最好;PTFE/Al为外罩时,开孔直径最大,但侵彻深度最小,与Cu-BMGs药型罩的相当。铝、钛、聚乙烯和PTFE/Al为外罩时,Cu基非晶合金双层药型罩的射流对纯铁靶侵彻深度分别为104、103、111、91.5 mm,开孔直径分别为12.5、20、18.8、45 mm,综合考虑侵彻深度和侵彻孔径,聚乙烯、PTFE/Al作为外罩时,Cu基非晶合金双层聚能药型罩的侵彻性能优于铝、钛作为外罩时的侵彻性能。     

破甲弹用圆锥形铜药型罩的制造方法

2004年公布的俄罗斯专利RU2231739中介绍了一种破甲战斗部用圆锥形铜药型罩的制造方法。该种铜药型罩的毛坯是在20～450℃、91％～95％应变条件下用机械项锻方式制造的．随后对毛坯进行如下处理：（1）在0—30℃的液体槽中冷却10s；（2）加热至400-500℃保持45-60min后缓冲；（3）对毛坯进行旋压加工；（4）加热至300～410℃保持30—50min．然后退火。采用该方法制造的铜药型罩具有细品重结品显微组织，使用这种药型罩的破甲战斗部侵彻装甲的能力有较大幅度的提高。     

材料对截顶辅助药型罩形成聚能侵彻体的影响

为了讨论不同材料对截顶辅助药型罩装药结构形成的影响情况，采用非线性动力学软件AUTODYN-2D对其进行数值仿真，分析了对铜、铝、钛3种材料作为主药型罩和钨、钽、铁3种材料作为辅助药型罩时形成的射流形态的情形，并选出最优材料，然后在选出的材料结构下讨论了辅助药型罩位置的变化对射流成型的影响；研究表明：对于截顶辅助药型罩装药结构来说，选取钛和钽的材料组合优于其他材料组合；辅助药型罩位置的变化对射流的成型影响并不大；研究结果可为聚能射流研究提供参考。     

爆炸成形弹药型罩材料的现状和趋势

综述了高密度爆炸成形弹药型罩材料的发展现状和趋势,对爆炸成形弹丸技术进行药型罩材料发展状况分析。国内外为了提高爆炸成形弹的侵彻威力,特别是结合对铁、铜、钽、铀、钼、银等药型罩材料在爆炸成形弹上的研究及应用进行综合分析,综合考虑设计药型罩时的罩材成本、材料、炸药爆速及结构的匹配关系,通过各类药型罩材料装备于武器在战场上的应用,对其材料特性及在爆炸成形弹上的应用进行分析。     

钨铜射流成形的细观数值模拟分析

为研究钨铜复合材料聚能射流成形的细观机理及材料细观结构对射流成形的影响,基于随机投放原理编制了钨铜复合材料细观离散化模型生成程序,建立了不同两相配比及钨颗粒尺寸的钨铜药型罩细观离散化模型。应用动力学仿真AUTODYN-2D软件中的欧拉算法,对钨铜细观模型及其等效均质药型罩开展了聚能射流成形的细观尺度有限元数值模拟分析。研究结果表明,钨铜材料在爆炸载荷驱动下铜相与钨相速度有显著差异,钨颗粒含量沿射流尾部至头部分布不均匀,呈现依次递减的趋势。在一定钨颗粒尺寸下,射流中钨含量相对变化量随着原始药型罩中钨含量降低而增大,钨体积含量30%的钨铜材料形成射流中平均钨含量降低65%,其中头部钨含量下降达90%;在给定罩材两相配比时,射流中钨含量随着钨颗粒尺寸的增大而降低,高钨含量的钨铜射流成分分布不均匀性对颗粒尺寸的变化更加敏感。     

铜、钼形成EFP和JPC毁伤元对比研究

为研究纯钼材料对爆炸成型弹丸(EFP)和聚能杆式射流(JPC)成型的影响,基于EFP和JPC双模战斗部结构,设计紫铜药型罩、等体积钼药型罩和等质量钼药型罩3种研究方案,采用LS-DYNA软件和X光摄影试验对比研究钼毁伤元和铜毁伤元。结果表明:钼材料在JPC毁伤元成型过程中表现出良好的塑性性能; 与铜罩相比,等质量钼JPC毁伤元速度提高10.5%,侵彻孔径提高1倍,钼EFP毁伤元密实度小,动能提高2.7%～5.9%,侵彻孔径提高9.2%,侵彻深度降低20%。     

钨铜合金药型罩的正交设计试验

为了分析影响钨铜合金药型罩性能的参数,将正交设计试验用于药型罩的穿深试验。确定了试验方案,根据方案完成了穿深试验,并根据试验结果进行数据分析。分析表明：4个因素的影响大小依次为药型罩壁厚、药型罩壁厚差、锥角、炸高,确定了较好的试验条件,并完成了验证试验。采用正交设计可减小试验次数、缩短试验周期、降低试验成本。     

平顶尺寸与起爆环半径对复合药型罩形成射流的影响

为研究复合药型罩平顶尺寸与起爆环半径对射流头部速度及成形的影响,对不同平顶尺寸和起爆环半径的铜-铝复合药型罩进行数值模拟.利用AUTODYN-2D模拟药型罩的变形和射流的形成及断裂的过程,仿真平顶尺寸对射流的影响、起爆环大小对双层药型罩形成射流的影响、平顶尺寸与起爆环半径对射流成形的影响,并分析外罩挤破内罩状况.结果表明:小起爆环半径时,药型罩平顶尺寸越小,射流头部速度越高;大起爆环半径时,较大的平顶尺寸可获得较高的射流头部速度,平顶尺寸增加到装药口径20％左右时,成形中会出现内罩挤破外罩的现象.     

爆炸成型弹丸成型过程中的断裂数值模拟及机理分析

为研究爆炸成型弹丸(EFP)轴向断裂机理,采用有限元分析软件LS-DYNA,引入Johnson-Cook失效模型及自适应算法,对典型EFP装药结构不同外曲率球缺形药型罩OFHC铜EFP成型过程中的断裂进行数值模拟,并通过实验进行验证。采用应力波理论分析了长杆形EFP轴向断裂机理并确定了速度梯度断裂临界值。研究结果表明:基于Johnson-Cook失效模型及自适应算法,采用LS-DYNA软件可较好地模拟EFP成型过程中的断裂现象;对于特定EFP装药结构的球缺形药型罩,存在药型罩曲率临界值使长杆形EFP发生轴向断裂;应力波理论计算所得速度临界值(60~83 m/s)与数值模拟所得EFP速度梯度断裂临界值(76 m/s)吻合较好。该研究结果对OFHC铜EFP的设计具有参考意义,理论分析方法可应用于确定长杆形EFP的速度梯度断裂临界值,并为新材料在EFP药型罩中的应用提供参考。